Magíster en Ciencias de la Ingeniería con Mención en Ingeniería Química

El curso es del tipo seminario, con revisión intensa y extensa de la literatura, exposiciones frecuentes y tareas al final de cada tópico, todo esto con la tutoría del profesor. Los temas son motivados por el profesor en un número de horas de clases que depende de la complejidad del tema. Las tareas son individuales. Cada alumno deberá exponer al menos una vez cada tres semanas. Su responsabilidad es conocer el tópico o subtópico a profundidad, preparar una exposición de unos 30 minutos, clara y concisa, ojalá con ejemplos y con sugerencias sobre la literatura clave. La presentación debe ser una ayuda efectiva para que los integrantes del curso enfrenten con éxito las tareas que serán asignadas sobre el tópico. Las tareas sobre un determinado tópico serán dos semanas después de la presentación del tópico. Es posible que un estudiante no haga presentaciones en un determinado t6pico, sin embargo esto no lo excluye de las tareas. El curso se reunirá semanalmente con los siguientes objetivos: ? clases/motivación por partc del profesor ? distribución de nuevos tópicos y programación de presentaciones ? dos o tres presentaciones ? distribución de tareas.

Fundamentos de estructura de materiales compuestos y/o porosos, flujo, transporte y deformación en ellos. Relaciones del comportamiento y propiedades macroscópicas con las estructuras, geometría y topología, y mecanismos microscópicos subyacentes. Uso de herramientas de física moderna. Ejemplos de la naturaleza y tecnología. Análisis de algunos procesos industriales representativos.

Esta asignatura esta orientada a proporcionar los fundamentos básicos de la simulación molecular de los fluidos mediante la técnica de dinámica molecular (md). Este enfoque busca proporcionar una herramienta de trabajo que permita validar teorías físicas de fluidos, de modo de ser utilizadas como herramientas predictivas de sistemas reales y predecir el comportamiento dinámico de fluidos. Comparada con teorías físicas clásicas, las principales ventajas asociadas a este enfoque son: a. Obtener información real de sistemas fluidos, ya que esta técnica es considerada como ?experimentos virtuales? del comportamiento de fluidos. B. Evaluar la evolución dinámica de sistemas fluidos. La relevancia de esta asignatura, en el contexto de la ingeniería química, se debe, fundamentalmente, a dos aspectos de actual importancia: a. La necesidad de predecir propiedades termofísicas acordes con las medidas experimentalmente, pero a un costo inferior, y b. Diseñar computacionalmente productos químicos. Debido al programa de esta asignatura, se requiere que los estudiantes tengan un conocimiento en cálculo numérico, programación computacional y deteminación de propiedades termofísicas. Los fundamentos complementarios necesarios como, por ejemplo, mecánica estadística; serán impartidos dentro del contenido del curso.

Se presentan técnicas clásicas tales como compensación de retardo de transporte, algoritmos de control óptimo y técnicas modernas que incluyen control algorítmico de modelo, control de matriz dinámica, control inferencial y control de modelo interno. Los conceptos de control de modelo predictivo se emplean como vehículo para examinar en detalle los conceptos de control realimentado de sistemas de una entrada y una salida, control multivariable, descomposición en valores singulares y fortaleza de sistemas de control.

La práctica de la ingeniería de procesos está en plena revisión y reorientación con vistas a lograr una actividad productiva sustentable. Ello implica diseñar y operar procesos industriales con mínimo impacto ambiental y máxima productividad, mediante estrategias preventivas que permitan minimizar el consumo de recursos materiales y energéticos, y la generación de residuos aplicando principios tecnológicos y de gestión. Este curso aborda tales desafíos y revisa los principales conceptos teóricos y aplicados relevantes.

Curso de especialidad en el cual se aplican los fundamentos de ciencias de la ingeniería química el procesamiento de alimentos.

En este curso se enseñan fundamentos que permitan a los ingenieros químicos desenvolverse en la industria en todos los campos en que haya concurrencia de sistemas biológicos. El éxito en la ingeniería bioquímica requiere de conocimientos integrados de propiedades y principios biológicos y de metodologías de ingeniería química, por lo que se presentan en el curso principios de bioprocesos y se consideran los roles de propiedades biológicas, para estudiar las reacciones y representar los procesos bioquímicos. Se espera que los alumnos sean capaces de identificar problemas en la industria de procesos biológicos, diseñar bioreactores, establecer metodologías de tratamiento biológico y diseñar procesos en la industria biotecnológica.

Asignatura orientada a profundizar en los principios teóricos y procedimientos experimentales aplicados en las reacciones heterogéneas catalizadas. El curso entrega herramientas para diseñar e interpretar estudios cinéticos rigurosos que involucran reacciones de catálisis heterogénea. Se desarrolla una metodología para deducir mecanismos de reacción, expresiones de velocidad y selectividad. Se analizan y discuten mediciones experimentales sobre la base de las propiedades físico-químicas de las superficies involucradas, los modelos teóricos disponibles y los métodos de cálculo modernos orientados a predecir datos cinéticos y termodinámicos de reacciones relevantes catalizadas por superficies activas.

Introduce a los alumnos en el tratamiento unificado de aspectos de la biotecnología microbiana, incluyendo aspectos tan variados como microbiología básica, genómica, transcriptómica y proteómica; así como, bioquímica, química y bioprocesos aplicados a procesos productivos y a campos tan diversos como la medicina, agricultura y la industria química.

La miniaturización de aparatos es un proceso permanente en tecnología, lo que ha conducido a una gran mejora en nuestras técnicas de fabricación llevándonos recientemente a una verdadera revolución con la inherente promesa de solucionar problemas a una escala sin precedentes. La posibilidad de fabricar estructuras complejas de tamaño nanométrico ha establecido un puente integrador entre la nanociencia y la ingeniería, originando lo que hoy llamamos nanotecnología. Este campo multidisciplinario exige al ingeniero comprender fenómenos y procesos a escalas muy cercanas al tamaño molecular. Un concepto surgido de la nanotecnología con gran potencial impacto, es el de laboratorio en un chip o loc por sus siglas en inglés, este consiste de unidades integradas de diagnóstico clínico de tamaño micrométrico. Las partes funcionales: sensores, bombas, válvulas y conductos; deben ser diseñadas para trabajar a escala molecular y como es de esperar, dada la aumentada relación de superficie a volumen, dificultades surgen para predecir el comportamiento de los fluidos confinados en estos aparatos. Para hacer realidad la producción de sistemas como loc, nanosensores, nanoarreglos para terapia genética y toda una gama de novedosas herramientas; un conocimiento básico de micro y nano fluídica debe ser adquirido por los ingenieros. Esta asignatura proporcionará los fundamentos para el estudio de fluidos confinados en nano-estructuras, enfocándose en el análisis de las partes funcionales de microaparatos fluídicos. Este curso orienta al estudiante en el estado del arte y lo introduce al uso de herramientas tales como las simulaciones moleculares.

Asignatura de especialización que entrega al estudiante conocimientos en las áreas de producción sustentable, economía circular, química verde y evaluación de ciclo de vida de productos y procesos, aportando principios fundamentales y prácticas para las siguientes competencias del perfil del graduado: caracterizar y analizar críticamente fenómenos y procesos propios de la ingeniería química y sus campos afines. (ra1, ra2, ra3) evaluar y proponer soluciones a problemas asociados a la especialidad en forma individual o integrando equipos de investigación multidisciplinarios. (ra1, ra2, ra3, ra4) generar conocimiento científico validado y comunicarlo en contextos académicos y tecnológicos (ra5).

Los fenómenos de transferencia de materia se encuentran presentes en la gran mayoría de los procesos industriales y en las actividades de investigación científica. El estudiante de postgrado en ciencias de la ingeniería debe conocer y ser capaz de aplicar los conceptos modernos de transferencia de masa para formular los modelos matemáticos fenomenológicos requeridos en las aplicaciones científicas y tecnológicas. Este curso revisa los avances en la teoría de transferencia de masa, en el contexto de su aplicación en sistemas binarios y multicomponentes relevantes a la ingeniería de procesos.

En esta asignatura se enseñan fundamentos que permitan a los ingenieros químicos desenvolverse en la industria en todos los campos en que haya concurrencia de sistemas biológicos. Introduce a los estudiantes en los fundamentos de la cinética de reacciones de interés en bioprocesos y biorreactores, y sus aplicaciones a operaciones fundamentales del procesamiento de biomateriales. Se espera que los estudiantes sean capaces de identificar problemas en la industria de procesos biológicos, diseñar biorreactores, establecer metodologías de tratamiento biológico y diseñar procesos en la industria biotecnológica. Específicamente en esta asignatura se tributa a las siguientes competencias del perfil de egreso: 1) capacidad para trabajar en equipo y redes. 2) destreza en la identificación, descripción, evaluación y resolución de procesos asociados a la especialidad. 3) capacidad para organizar y comunicar información relevante.

Presentación integrada, en aspectos tanto ?teóricos? como prácticos, del proceso de la investigación, desde la formulación y validación de su título (o tema) hasta la presentación y discusión de sus resultados. Esta asignatura contribuye al perfil del graduado en las siguientes competencias de egreso: a. Participación efectiva y eficiente en el proceso investigativo que conduce a nuevos conocimientos. B. Utilización integral (en este proceso) de las herramientas principales de la ingeniería química: balances de materia y energía, termodinámica química, termodinámica física (equilibrio de fases), cinética química y cinética física (fenómenos de transporte). C. Interpretación y análisis crítico de problemas complejos en su área de especialización.

Entregar a los alumnos fundamentos de estadística que les permitan conocer, seleccionar, aplicar e interpretar diferentes pruebas estadísticas a un conjunto de datos científicos, así como el diseño experimental de éstos, empleando un sistema computacional moderno que les ayude al planteamiento e interpretación de los resultados. Esta asignatura aporta a la siguiente competencia del perfil de egreso: capacidad para analizar y optimizar procesos de plantas industriales y para aplicar el uso de la computación al análisis de datos en su campo específico.

La reología es el estudio del flujo, en particular de fluidos complejos y solidos blandos. En estos materiales los esfuerzos mecánicos no solo dependen del estado actual del material dado por los gradientes de deformación o velocidad, sino que también dependen de la historia de la deformación. La investigación en la reología de polímeros y biopolímeros ha avanzado notablemente en años recientes. Muchos de los fenómenos físicos relevantes han sido identificados, y predicciones teóricas de los flujos y esfuerzos en estos materiales blandos se están volviendo posibles. Esta asignatura tributa a las siguientes competencias del graduado: ? mostrar manejo conceptual, teórico y metodológico en la disciplina. ? caracterizar y analizar críticamente fenómenos y procesos propios de la ingeniería química y sus campos afines. ? evaluar y proponer soluciones a problemas asociados a la especialidad, en forma individual o integrando equipos de investigación. ? desarrollar investigación para generar conocimiento científico validado y comunicarlo en contextos académicos y tecnológicos.

Esta asignatura está orientada a proporcionar los fundamentos básicos de la simulación molecular de los fluidos mediante las técnicas de dinámica molecular (md) y monte carlo (mc). Este enfoque busca proporcionar una herramienta de trabajo que permita validar teorías físicas de fluidos de modo de ser utilizadas como herramientas predictivas de sistemas y explorar condiciones extremas o mezclas toxicas donde la experimentación directa está restringida. Esta asignatura tributa a las siguientes competencia del graduado: • mostrar manejo conceptual, teórico y metodológico en la disciplina. • caracterizar y analizar críticamente fenómenos y procesos propios de la ingeniería química y sus campos afines. • evaluar y proponer soluciones a problemas asociados a la especialidad, en forma individual o integrando equipos de investigación. • desarrollar investigación para generar cono.

Asignatura electiva de pregrado y postgrado que trata conceptos teóricos y prácticos relacionados con los procesos que integran las biorrefinerías. Entrega al alumno información básica fundamental de los procesos termoquímicos, químicos y bioquímicos que se pueden desarrollar en una biorefinería, ya sea integrada o independiente. Analiza las posibles rutas de producción de combustible, químicos y materiales a partir de biomasa lignocelulósica. Es un curso donde se integran y aplican conocimientos de ciencias básicas e ingeniería considerando conceptos de química, proceso químicos (reacciones), eficiencia energética, manejo sustentable y producción limpia con especial enfoque en la utilización de materiales lignocelulósicos como materia prima, ya sean desechos forestales o plantaciones endroenergéticas de chile.

La asignatura presenta formalmente herramientas complementarias de decisión basadas en fundamentos matemáticos, para la formulación y resolución de problemas de optimización relacionados con procesos de ingeniería química.

Asignatura que aborda los aspectos fundamentales del fenómeno de la corrosión química y electroquímica que sufren los metales en la industria de procesos. Analiza la termodinámica y cinética de los sistemas de corrosión, los diferentes tipos en las que se manifiesta, así como los factores internos y externos que influyen en el fenómeno. Profundiza en los diferentes métodos de protección contra la corrosión de los metales en diferentes medios en la industria de procesos.

La asignatura aborda los fundamentos de síntesis y aplicación de los nanomateriales basados en carbono, porosos, metálicos y nanocompositos. Se espera que el estudiante adquiera inicialmente una visión global de las técnicas de síntesis y procesado de los materiales avanzados en forma de nanoestructura. Luego comprenda las estrategias “top-down” y “bottom-up” en el crecimiento de materiales nanoestructurados para posteriormente ser capaz de elegir una metodología de síntesis adecuada para la obtención de un determinado tipo de material/nanoestructura de un determinado elemento/compuesto. Finalmente, se mostrarán diferentes aplicaciones de los nanomateriales funcionales, como por ejemplo aplicaciones médicas, energéticas, ambientales, en catálisis entre otras. Como una forma alternativa de estudio de nanomateriales, se hará una introducción al modelado mediante técnicas computacionales de las estructuras a nivel molecular. Se discutirá la obtención de propiedades mecánicas, energéticas, eléctricas y catalíticas de los materiales a partir de simulación y su comparación con la experimentación. Se espera que el estudiante pueda relacionar el comportamiento y propiedades macroscópicas con las estructuras, geometría, topología y mecanismos microscópicos subyacentes en la síntesis de nanomateriales.

Descripción fisicoquimica del comportamiento de interfases fluido-fluido e interfaces sólido-fluido. En esta asignatura se plantean los modelos térmodinamicos que describen el comportamiento interfacial de sistemas en equilibrio, así como las principales técnicas experimentales.

Asignatura electiva que trata los fundamentos físico químicos de la estructura y procesamiento de materiales poliméricos. Entrega al estudiante una base teórica de relaciones entre estructura y propiedades macroscópicas de materiales poliméricos y sus implicancias en el procesamiento, aplicación y reciclaje de estos. Además, el curso incluye un módulo de trabajo de investigación donde los estudiantes identifican nichos de reciclaje y estudian procesos productivos conducentes a revalorización de residuos poliméricos, bajo el concepto de economía circular aplicada a materiales.

La química teórica permite modelar y simular, mediante computador, sistemas a nivel molecular y obtener sus propiedades sin necesidad de ejecutar experimentos que pueden ser caros o dónde se manipulen sustancias peligrosas. Gracias a esta disciplina, se puede favorecer el desarrollo de nuevas tecnologías, aplicables a la industria, observando cómo las moléculas interaccionan entre ellas y simulando modificaciones que favorezcan una determinada aplicación. En este curso se propone realizar una introducción sobre como la química teórica puede ayudar a simular procesos de relevancia industrial enmarcados en el desarrollo de nuevas tecnologías y cuidado del medioambiente. En concreto, los estudiantes simularán materiales porosos que permitan capturar co2 del ambiente o almacenar h2, catalizadores que favorezcan la conversión co2 en otros productos de interés, diferentes materiales con propiedades mecánicas/electrónicas y propiedades interfaciales de sistemas con aplicación para recubrimientos o recuperación mejorada de petróleo, entre otras.

Curso teórico-práctico que brinda al estudiante los fundamentos científicos y tecnológicos para seleccionar técnicas apropiadas de caracterización tales como mecánicas, reológicas, térmicas, morfológicas y estructurales e interpretar correctamente sus resultados como competencias fundamentales para el futuro investigador en ciencias de la ingeniería. En este curso los alumnos tendrán oportunidad de conocer las técnicas esenciales de caracterización, comprender los principios físicos en los que se basan y experimentar los aspectos prácticos de su uso en el caso de aquellas técnicas disponibles en los laboratorios del departamento de ingeniería química y otras reparticiones de la universidad. Además, se procesarán y analizarán los datos obtenidos como insumo en las experiencias prácticas.

Esta asignatura introduce al alumno en el manejo y estudio computarizado de las operaciones de transferencia de materia, calor y cantidad de movimiento, para seguidamente profundizar en la optimización de procesos químicos, tanto en estado estacionario como dinámico. Este enfoque busca proporcionar una herramienta de trabajo que permita validar nuevos procesos para ser utilizados como herramientas predictivas de sistemas, y explorar condiciones extremas o mezclas tóxicas donde la experimentación directa esta´ restringida. Esta asignatura tributa a las siguientes competencia del graduado: • mostrar manejo conceptual, teórico y metodológico en ingeniería química. • caracterizar y analizar críticamente fenómenos y procesos propios de la ingeniería química y sus campos afines. • evaluar y proponer soluciones a problemas asociados a la especialidad, en forma individual o integrando equipos de investigación. • desarrollar investigación para generar conocimiento científico validado y comunicarlo en contextos académicos y tecnológicos.

La síntesis de catalizadores sólidos es un campo de estudio que combina los saberes propios de la química y la ingeniería química. Sin embargo, un análisis detallado de la literatura científica al respecto denota que la descripción de los métodos de síntesis de catalizadores se enfoca en la formulación de una serie de principios fisicoquímicos involucrados en las diferentes etapas de síntesis sin revisar el conjunto de operaciones unitarias que describen el proceso completo, así como el aporte puntual de herramientas de caracterización que pueden guiar el diseño de estos procesos. De este modo, la presente propuesta comprende la exposición del análisis de los procesos de síntesis convencionales (por métodos de precipitación e impregnación) de catalizadores sólidos fusionando la comprensión de los principios fisicoquímicos y el análisis de cada operación unitaria involucrada. Como complemento, se enfatizará en las herramientas de caracterización que pueden guiar el establecimiento de las mejores condiciones de cada operación unitaria. En este sentido, el curso también abarca la presentación de los principios y aplicaciones de ciertas herramientas de caracterización de catalizadores heterogéneos que apoyan el diseño de los procesos de síntesis de los materiales.

Esta asignatura está orientada a proporcionar los fundamentos de la ingeniería electroquímica con la finalidad de describir las diferentes operaciones de transformación de la materia (física y/o química) involucradas en la ingeniería química tradicional. La aplicación de estos fundamentos permitirá estudiar la termodinámica de celdas electroquímica, cinética de reacciones químicas, transferencia de masa en medios iónicos y la implementación de la electroquímica en la industria moderna. La relevancia de esta asignatura, en el contexto de la ingeniería química, se debe, fundamentalmente, a tres aspectos de actual importancia: 1. La necesidad de describir, fenomenológicamente, los procesos industriales de la purificación de cobre, aplicación del litio e hidrógeno verde. 2. Diseñar nuevas rutas de procesos productivos mediante la aplicación de la electroquímica. 3. Extender el conocimiento obtenido en los cursos fundamentales a situaciones donde exista la presencia del campo eléctrico. Debido al programa de esta asignatura, se requiere que los estudiantes tengan conocimientos en termodinámica, reactores químicos, transferencia de materia y fenómenos de transporte.